隨著科技的高速發(fā)展和人們對(duì)高效能電子設(shè)備需求的提升，電源設(shè)計(jì)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中扮演著越來(lái)越重要的角色。現(xiàn)代電子設(shè)備要求電源部分不僅要提供穩(wěn)定的電壓和電流，還要在能效、熱管理和電磁兼容性（EMC）等方面表現(xiàn)優(yōu)異。高效的電源設(shè)計(jì)能夠顯著提升系統(tǒng)性能和可靠性、降低能耗、減少發(fā)熱、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，同時(shí)滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保和節(jié)能要求。一套出色的電源設(shè)計(jì)方案不僅需要硬件工程師們的精心設(shè)計(jì)，還需要可靠的硬件支持。

電源芯片的重要性

電源芯片是現(xiàn)代電子設(shè)備的核心組件之一，負(fù)責(zé)將輸入電源轉(zhuǎn)換為設(shè)備所需的穩(wěn)定電壓和電流。傳統(tǒng)的電源管理系統(tǒng)通常需要一組復(fù)雜的轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)節(jié)器和濾波器來(lái)處理輸入電壓的波動(dòng)，并為各類(lèi)電子元件提供可靠的電力支持。這些系統(tǒng)往往需要成本高昂且繁瑣的手動(dòng)配置，包括復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)和精細(xì)的調(diào)校，才能確保設(shè)備在各種工作條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。電源芯片通過(guò)集成多種電源管理功能，不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，還顯著提高了能效和可靠性，使其成為各類(lèi)電子設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵組件。

ADI推出的小型開(kāi)關(guān)降壓穩(wěn)壓芯片MAX42403在極大地縮減電源芯片體積的同時(shí)，還支持寬電壓輸出與大電流輸出，并降低開(kāi)關(guān)噪聲，為硬件工程師們?cè)O(shè)計(jì)電源方案提供了方便。

圖1：MAX42403芯片

市場(chǎng)應(yīng)用

傳感器在各種應(yīng)用中的需求不斷增長(zhǎng)，小型高效率的電源轉(zhuǎn)換芯片在這一領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。例如在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，因其電源波動(dòng)和噪聲問(wèn)題要求傳感器需要可靠的電源供應(yīng)， MAX42403可以為傳感器提供恒壓，低紋波的供電，確保傳感器在惡劣環(huán)境下仍能準(zhǔn)確工作。

圖2：工業(yè)傳感器

再如廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)和智能城市中的小型物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常分布在廣闊的區(qū)域內(nèi)，依靠電池供電，因其需要長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，出于維護(hù)成本和時(shí)間考量，無(wú)法頻繁更換電池。例如居民家中的智能煙霧報(bào)警器，后續(xù)更換電池時(shí)需要挨家挨戶(hù)聯(lián)系更換，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，成本自然也會(huì)增加。MAX42403體積小巧，可以輕易塞入煙霧報(bào)警器或其他對(duì)體積要求更高的設(shè)備中，最關(guān)鍵的是MAX42403可在低負(fù)載情況下開(kāi)啟Skip模式，可以幫助實(shí)現(xiàn)更高的能源轉(zhuǎn)換效率，將電池電壓轉(zhuǎn)換為其他電子元件所需的電壓，最大化電池使用壽命，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定工作。

日前，中電網(wǎng)資深工程師，從全球排名前列的電子元器件授權(quán)代理商WT文曄科技，借到了ADI MAX42403評(píng)估套件，進(jìn)行了親自測(cè)試體驗(yàn)。WT文曄科技收購(gòu)了ADI的老牌代理商世健，其龐大的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)加上原世健在ADI產(chǎn)品線上的深厚技術(shù)經(jīng)驗(yàn), 相信能給廣大客戶(hù)帶來(lái)更好的支持與服務(wù)。接下來(lái)，就一同來(lái)驗(yàn)證MAX42403在實(shí)際應(yīng)用中的性能和優(yōu)勢(shì)。

了解ADI MAX42403

MAX42403芯片體積小巧，采用3mmX3mm的FC2QFN封裝，支持4.5V-36V的寬輸入電壓范圍，開(kāi)關(guān)頻率最大1.5Mhz，可編程輸出電壓范圍：0.8V-12V，可提供高達(dá)3.5A的電流,可在強(qiáng)制PWM和跳躍工作模式中切換，具有過(guò)溫、過(guò)壓和短路保護(hù)，并且可以通過(guò)運(yùn)行在99%占空比下工作在低壓差模式，使其非常適合工業(yè)應(yīng)用。

圖3：MAX42402/MAX42403簡(jiǎn)化框圖MAX42403芯片的測(cè)試將在ADI評(píng)估套件MAX42403EVKIT上進(jìn)行。

圖4：MAX42403EVKIT

該評(píng)估套件只需要進(jìn)行少量元器件更改，就可用于評(píng)估MAX42402/MX42403的所有型號(hào)。評(píng)估套件上有著4個(gè)跳線位，方便測(cè)試人員切換功能，跳線功能如下表所示：

當(dāng)啟用Skip模式時(shí)，MAX42403在輕負(fù)載條件下以Skip模式運(yùn)行，該模式在輕負(fù)載條件下效率更高，在較大負(fù)載下以PWM模式運(yùn)行。當(dāng)啟用強(qiáng)制PWM模式后，在所有負(fù)載條件下，設(shè)備都會(huì)以PWM模式運(yùn)行。評(píng)估板引出了SYNC引腳，可以連接到外部時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制頻率操作。評(píng)估板提供電源輸出監(jiān)控點(diǎn)PGOOD，可以通過(guò)跳線啟用。當(dāng)輸出電壓穩(wěn)定時(shí)，PGOOD為高阻抗，而當(dāng)輸出電壓低于其標(biāo)稱(chēng)穩(wěn)定電壓的7%或超過(guò)4%時(shí)，PGOOD為低阻抗。當(dāng)啟用擴(kuò)頻功能時(shí)，有±6%的頻率調(diào)制，調(diào)制信號(hào)是三角波，可有效降低EMI。如果SYNC引腳連接到了外部時(shí)鐘，與外部時(shí)鐘同步，則擴(kuò)頻功能會(huì)被禁用。

測(cè)試方案

本次測(cè)試使用MAX42403EVKIT評(píng)估板，1.5Mhz固定頻率，強(qiáng)制PWM模式，在3.3V輸出條件下，分別測(cè)試5V,12V,24V電壓輸入下，0A 、0.5A、1A、2A、3A共5種負(fù)載情況下的輸出情況，記錄實(shí)際輸入電流和輸出電壓，計(jì)算輸入輸出實(shí)際功率以及實(shí)際轉(zhuǎn)換效率。測(cè)試設(shè)備與連接設(shè)置如下圖所示：

圖5：測(cè)試連接圖

由于測(cè)試設(shè)備、測(cè)試手段等的局限，測(cè)試結(jié)果難免與實(shí)際產(chǎn)生誤差，所以測(cè)試結(jié)果不代表芯片的實(shí)際極限性能，僅供參考。測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示：

從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，在一般正常使用下，強(qiáng)制PWM模式的MAX42403的轉(zhuǎn)換效率是比較理想的，符合數(shù)據(jù)手冊(cè)中的說(shuō)明，如圖6所示：

圖6：MAX42403轉(zhuǎn)換效率MAX42403在低負(fù)載條件下，以Skip模式運(yùn)行的效率要比強(qiáng)制PWM模式高很多，針對(duì)這一點(diǎn)也進(jìn)行了測(cè)試，分別在Skip模式下和強(qiáng)制PWM模式下，通入12V，測(cè)試0.05A、0.1A、0.3A共三種負(fù)載情況下的輸出情況，如下面測(cè)試對(duì)比表所示：

測(cè)試結(jié)果表明，在低負(fù)載情況下（1A以下），Skip模式的轉(zhuǎn)換效率要遠(yuǎn)高于強(qiáng)制PWM模式，這對(duì)于節(jié)能和提高性能都是非常有益的。對(duì)于依賴(lài)電池供電的移動(dòng)設(shè)備而言，它能夠顯著延長(zhǎng)電池壽命，其次在需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行但功耗較低的設(shè)備中，比如傳感器，采用這種模式可以大幅減少能源消耗，延長(zhǎng)設(shè)備的工作時(shí)間。此外，對(duì)于需要保持低溫或需要緊湊設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，使用這種高效模式還可以減少發(fā)熱和體積。

對(duì)于MAX42403EVKIT評(píng)估板的紋波表現(xiàn)也做了相應(yīng)的測(cè)試。需要注意的是示波器探針接地應(yīng)采用紋波帽，如圖7所示，保證測(cè)量路徑最短，減小回路面積，減小引入的噪聲。示波器應(yīng)將帶寬限制在20MHz，避免示波器的高頻噪聲影響紋波測(cè)量；耦合方式設(shè)置為交流耦合，更方便測(cè)量。

圖7：紋波帽

設(shè)置輸入電壓為5V，評(píng)估板空載，運(yùn)行在FPWM模式，使用示波器探針測(cè)量評(píng)估板Vout和GND3兩點(diǎn)。因測(cè)量設(shè)備局限性，僅可進(jìn)行基本測(cè)量，測(cè)試結(jié)果僅供參考。

圖8：紋波測(cè)試波形

總 結(jié)

綜上所述，ADI的這款MAX42403小型開(kāi)關(guān)降壓穩(wěn)壓芯片承載著ADI公司的創(chuàng)新技術(shù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，其獨(dú)特設(shè)計(jì)和功能為電子設(shè)備提供了高效、可靠的電源管理解決方案。該產(chǎn)品不僅為當(dāng)前的市場(chǎng)需求提供了切實(shí)可行的解決方案，還為未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為市場(chǎng)的發(fā)展注入了新動(dòng)力。

評(píng)估套件MAX42403EVKIT的測(cè)試數(shù)據(jù)展示了其在實(shí)際應(yīng)用中的卓越表現(xiàn)，尤其是其對(duì)電壓穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)換效率的可靠性驗(yàn)證。這種詳盡的性能驗(yàn)證使得硬件工程師能夠準(zhǔn)確評(píng)估并優(yōu)化電源管理系統(tǒng)，以滿足現(xiàn)代電子設(shè)備越來(lái)越高的性能和穩(wěn)定性要求。